EP1148376A2 - Vorrichtung zur Untersuchung von Kanälen - Google Patents

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EP1148376A2
EP1148376A2 EP01107644A EP01107644A EP1148376A2 EP 1148376 A2 EP1148376 A2 EP 1148376A2 EP 01107644 A EP01107644 A EP 01107644A EP 01107644 A EP01107644 A EP 01107644A EP 1148376 A2 EP1148376 A2 EP 1148376A2
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EP
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housing
camera
bell
motor
holder
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EP1148376A3 (de
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Stefan Rausch
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Wolfgang Rausch & Cokg Electronic-Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Wolfgang Rausch & Cokg Electronic-Maschinenbau GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/005—Photographing internal surfaces, e.g. of pipe

Definitions

  • the invention relates to a device for examining Channels, with a housing in which an angle detection device, a motor and a camera are arranged, the Device is preferably provided with a push rod, with which they can be advanced and retracted in the channel is.
  • the device is not moved - usually by hand - using the push rod, it can also be coupled with a trolley his.
  • the television camera is connected to one via supply and data cables remote monitor connected to the transmitted images be evaluated.
  • DE 195 46 510.5 already a device of the type mentioned at the beginning has been proposed, where at least the image sensor of the television camera, but preferably the entire camera module rotates in the housing the device is mounted and means are provided which under the influence of gravity Always align the entire camera module in a horizontal position.
  • These means include one described in the document Embodiment a potentiometer provided with a weight body, whose change of the angular position Resistance as a control signal for one arranged in the housing Motor that serves the image sensor or the whole Camera module inside the housing in the horizontal position leads back.
  • the lens of the television camera always on the longitudinal axis of the device and thus the Channel aligned so that it is not possible to the channel walls to undergo a closer examination, for example one To circle the socket connection of duct sections.
  • the present invention has for its object a Develop the device of the type under consideration so that a more thorough examination of the duct walls or pipe walls enables.
  • the housing is around its Longitudinal axis rotatably arranged in a bell-shaped holder, through which the push rod passes in the middle preferably contains the supply and data cables.
  • the camera is a circular and pan head camera that is both around their longitudinal axis rotatable as well as about a perpendicular to the longitudinal axis Axis is pivotable so that the camera in the channel lateral areas of the channel wall are directed and around Can orbit 360 °.
  • the within the Motor arranged in one of two operating modes is adjustable, in the one operating position, in which the device is pushed through the channel or is driven (with the camera preferably in the channel direction looks in front) connected to the angle detection device is that on their signals indicating a twist he Rotates the housing so that the camera is aligned horizontally. If the other operating mode of the motor is set, turns this the housing in a circular movement around the longitudinal axis, so that the previously pivoted camera in the circumferential direction the channel wall is moved.
  • the two operating modes can by Set at the push of a button from the above-ground control station become.
  • the device according to the invention thus delivers during its longitudinal movement always upright through the sewer or pipeline Images, the device still for detailed examination suitable for example of socket connections of the channel is. Because both for automatic adjustment of the housing in a horizontal orientation of the camera as well as for circling the channel wall is provided and the same motor is the associated space requirement in the housing is low.
  • This tilt switch requires a lot less space in the Housing as a potentiometer with a weight body.
  • the housing over two axially spaced ball bearings on a central one Approach of the bell-shaped bracket is stored.
  • This Appropriately contains the bell-shaped bracket an annular radial between the annular bearing surfaces Projection with an external ring gear with which a drive gear of the motor protruding from the housing wall Intervention stands.
  • the bell-shaped bracket advantageously has on her free end area a radially inward edge section, which engages in a circumferential groove of the housing without but to get in touch with this.
  • This loose engagement of the inward curved edge portion does not affect the Rotatability of the housing in the bell-shaped holder, but prevents coarse foreign matter in the narrow gap between the inner wall of the bell-shaped bracket and the penetrate the outside of the housing.
  • the housing in which the camera, the motor and the tilt switch are arranged contains a substantially perpendicular to Longitudinal axis rear wall with a central circular Opening, the edge of this wall being the storage area for that forms the inner ball bearing in the axial direction.
  • the housing also includes a rearward, substantially conical wall which also terminates in a central circular opening which forms the second bearing surface. In the space between these two axially spaced housing walls engages the radial ring projection of the bell-like holder with the ring gear.
  • the labyrinth-like interlocking of the wall sections of the housing and the bell-like mounting and arrangement of a seal in front of the outer ball bearing area ensures that the housing is absolutely tight, while ensuring that the housing can be easily rotated.
  • the assembly of the bell-like holder and the housing is made possible in that the bell-like holder is composed of two parts, the parting plane of which runs through the longitudinal axis. The two bell halves are expediently screwed together, which also facilitates the fastening of the push rod in the bell-shaped holder.
  • the device shown in the figures contains a bell-shaped one Bracket 1 or sliding bell, one in the direction contains the longitudinal axis 2 extending bore 3, in one Push rod can be attached with which the device in can be advanced and withdrawn through a channel.
  • the Sliding bell 1 comprises approximately the rear half of a housing 4, in which a lens 5 and a camera module image pickup unit 6, a tilt switch 7 and an electric motor 8 are arranged.
  • a lens 5 and a camera module image pickup unit 6, a tilt switch 7 and an electric motor 8 are arranged.
  • the camera in the housing 4 about a perpendicular to the longitudinal axis 2 Swivel axis arranged, for which purpose within the building another motor (not shown) is arranged.
  • the Details of the pivotability of the camera are for the present invention of no interest.
  • the supply and data cables (not shown) run through channel 3 and can with or without slip ring 9 to the contacts of the camera 6, the Tilt switch 7 and the motor 8 can be connected.
  • lamps are referred to that in the direction of view illuminate the channel to be examined on the camera.
  • the housing 4 has a first rear housing wall 11 which runs perpendicular to the longitudinal axis 2 and in an annular Edge 12 ends at which a first ball bearing 13 is arranged is that on the opposite annular edge 14 of a central projection 15 of the bell-like holder 1 supports.
  • the housing 4 also has a substantially conical shape rear housing wall 16, the inner annular edge 17 forms the bearing surface for a second ball bearing 18, whose inner bearing surface 19 of the central projection 15 of the bell-shaped bracket 1 axially spaced from the first bearing 12 is.
  • the housing 4 has approximately in the middle of its axial extent a circumferential groove 24 with a front perpendicular to the longitudinal axis 2 extending groove wall 25.
  • the bell-like bracket 1 has at its free end an inwardly extending edge section 26, the with little play to the groove wall 25 and the groove bottom 27 in engages this annular recess.
  • the tilt switch 7 schematically shows the arrangement of the tilt switch 7, which contains a contactor 29, which is always in a vertical position want to take.
  • the tilt switch also contains two Switching points 30 with which the contactor 29 depending on the direction the rotation of the device comes into contact. Every switching point is a control signal for the motor 8 with the associated motor direction of rotation assigned. The motor is operated as long as until the contactor 29 is again contactless.

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Abstract

Die Vorrichtung zur Untersuchung von Kanälen hat ein in einer glockenartigen Halterung (1) sitzendes Gehäuse (4), in dem eine Winkelerfassungseinrichtung (7), ein Motor (8) und eine Kamera (56) angeordnet sind. Damit die Kamera (56) stets aufrechte Bilder liefert, wenn sie in dem Kanal vorgeschoben und zurückgezogen wird, und eine genaue Inspektion der Kanalwand ermöglicht, ist das Gehäuse (4) um seine Längsachse (2) drehbar in der glockenförmigen Halterung (1) angeordnet und die Kamera (56) als Kreis- und Schwenkkopfkamera ausgebildet.
Der Motor (8) ist jeweils in eine von zwei Betriebsarten einstellbar, wobei er entweder auf Signale der Winkelerfassungseinrichtung (7) hin das Gehäuse (4) so dreht, daß die Kamera (56) horizontal ausgerichtet ist, oder das Gehäuse (4) in einer Kreisbewegung dreht, so daß z.B. eine Muffenverbindung untersucht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Kanälen, mit einem Gehäuse, in dem eine Winkelerfassungseinrichtung, ein Motor und eine Kamera angeordnet sind, wobei die Vorrichtung vorzugsweise mit einer Schiebestange versehen ist, mit dem sie in dem Kanal vorschiebbar und wieder zurückziehbar ist. Es liegt aber im Rahmen der Erfindung, daß die Vorrichtung nicht -zumeist von Hand- mittels der Schiebestange bewegt wird, sondern sie kann grundsätzlich auch mit einem Fahrwagen gekoppelt sein.
Die Fernsehkamera ist über Versorgungs- und Datenkabel mit einem entfernten Monitor verbunden, an dem die übermittelten Bilder ausgewertet werden.
Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie sich beim Vorschub durch den Kanal bzw. eine Rohrleitung meist um ihre Längsachse drehen, was insbesondere beim Passieren gekrümmter Rohrabschnitte der Fall ist, so daß die von der Kamera übermittelten Bilder entsprechend verdreht auf dem Monitor erscheinen und die Auswertung der Bilder und die räumliche Zuordnung zu dem untersuchten Kanalabschnitt erschwert sind.
Um dieses Problem zu lösen, ist in der DE 195 46 510.5 bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei der zumindest der Bildaufnehmer der Fernsehkamera, bevorzugt aber der gesamte Kameralmodul drehbar in dem Gehäuse der Vorrichtung gelagert ist und Mittel vorgesehen sind, die unter der Einwirkung der Schwerkraft den Bildaufnehmer oder den gesamten Kameramodul stets in eine waagerechte Lage ausrichten. Diese Mittel umfassen in einer in der Druckschrift beschriebenen Ausführungsform ein mit einem Gewichtskörper versehenes Potentiometer, dessen der Winkellage entsprechende Änderung des Widerstandes als Stellsignal für einen in dem Gehäuse angeordneten Motor dient, der den Bildaufnehmer oder den gesamten Kameramodul innerhalb des Gehäuses in die waagerechte Stellung zurückführt.
Bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist das Objektiv der Fernsehkamera stets auf die Längsachse der Vorrichtung und somit des Kanals ausgerichtet, so daß es nicht möglich ist, die Kanalwände einer näheren Untersuchung zu unterziehen, beispielsweise eine Muffenverbindung von Kanalabschnitten abzukreisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß sie eine gründlichere Untersuchung der Kanalwände bzw. Rohrleitungswände ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Gehäuse um seine Längsachse drehbar in einer glockenförmigen Halterung angeordnet, durch die mittig die Schiebestange hindurchführt, die vorzugsweise die Versorgungs- und Datenkabel in sich enthält. Die Kamera ist eine Kreis- und Schwenkkopfkamera, die sowohl um ihre Längsachse drehbar als auch um eine zur Längsachse senkrechten Achse schwenkbar ist, so daß die Kamera in dem Kanal auf seitliche Bereiche der Kanalwand gerichtet werden und diese um 360° abkreisen kann.
Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der innerhalb des Kameragehäuses angeordnete Motor in jeweils eine von zwei Betriebsarten einstellbar ist, wobei er in der einen Betriebsstellung, in der die Vorrichtung durch den Kanal geschoben oder gefahren wird (wobei die Kamera bevorzugt in Kanalrichtung nach vorne blickt) so mit der Winkelerfassungseinrichtung verbunden ist, daß er auf deren eine Verdrehung anzeigende Signale hin das Gehäuse so dreht, daß die Kamera horizontal ausgerichtet ist. Wenn die andere Betriebsart des Motors eingestellt wird, dreht dieser das Gehäuse in einer Kreisbewegung um die Längsachse, so daß die zuvor seitlich verschwenkte Kamera in Umfangsrichtung der Kanalwand bewegt wird. Die zwei Betriebsarten können durch Knopfdruck von der oberirdischen Bedienungsstation aus eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert somit bei ihrer Längsbewegung durch den Kanal bzw. die Rohrleitung stets aufrechte Bilder, wobei die Vorrichtung dennoch zur eingehenden Untersuchung beispielsweise von Muffenverbindungen des Kanals geeignet ist. Da sowohl zur selbsttätigen Einstellung des Gehäuses in eine horizontale Ausrichtung der Kamera als auch zum Abkreisen der Kanalwand ein und derselbe Motor vorgesehen ist, ist der hiermit verbundene Platzbedarf in dem Gehäuse gering.
Hierzu trägt auch bei, daß nach einem weiteren wesentlichen Vorschlag der Erfindung als Winkelerfassungseinrichtung ein Neigungsschalter vorgeschlagen wird, der einen pendelartig aufgehängten Kontaktgeber hat, der -durch geeignete Dämpfungsmittel, die eine schwingende Pendelbewegung verhindern- stets in eine senkrechte Lage strebt. Rechts und links neben dem Kontaktgeber sind Schaltpunkte, die im Falle eines Kontaktes mit dem Kontaktgeber an den Motor solange ein Stellsignal mit der zugehörigen Drehrichtung abgeben, bis der Kontaktgeber wieder außer Anlage mit dem Schaltpunkt gerät.
Dieser Neigungsschalter erfordert sehr viel weniger Raum in dem Gehäuse als ein mit einem Gewichtskörper versehenes Potentiometer.
In näheren Einzelheiten wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse über zwei axial voneinander beabstandete Kugellager auf einem mittigen Ansatz der glockenförmigen Halterung gelagert ist. Dieser Ansatz der glockenförmigen Halterung enthält zweckmäßigerweise zwischen den ringförmigen Lagerflächen einen ringförmigen radialen Vorsprung mit einem außenliegenden Zahnkranz, mit dem ein aus der Gehäusewand herausragendes Antriebszahnrad des Motors in Eingriff steht.
Die glockenförmige Halterung hat vorteilhafterweise an ihrem freien Endbereich einen radial einwärts gerichteten Randabschnitt, der in eine Umfangsnut des Gehäuses eingreift, ohne aber in Kontakt mit dieser zu geraten. Diese lose Eingriff des einwärts gebogenen Randabschnitts beeinträchtigt nicht die Drehbarkeit des Gehäuses in der glockenförmigen Halterung, verhindert aber, daß grobe Fremdstoffe in den schmalen Spalt zwischen der Innenwand der glockenförmigen Halterung und der zugewandten Außenseite des Gehäuses eindringen.
Das Gehäuse, in dem die Kamera, der Motor und der Neigungsschalter angeordnet sind, enthält eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse verlaufende Rückwand mit einer zentralen kreisförmigen Öffnung, wobei die Randkante dieser Wand die Lagerfläche für das in axialer Richtung innere Kugellager bildet.
Das Gehäuse enthält außerdem eine rückwärtige, im wesentlichen konische Wand, die ebenfalls in einer mittigen kreisförmigen Öffnung endet, die die zweite Lagerfläche bildet. In den Zwischenraum zwischen diesen beiden axial beabstandeten Gehäusewänden greift der radiale Ringvorsprung der glockenartigen Halterung mit dem Zahnkranz ein. Durch das labyrinthartige Ineinandergreifen der Wandabschnitte des Gehäuses und der glockenartigen Halterung und Anordnung einer Dichtung vor dem äußeren Kugellagerbereich ist unter Gewährleistung der leichten Drehbarkeit des Gehäuses dessen absolute Dichtigkeit sichergestellt.
Die Montage der glockenartigen Halterung und des Gehäuses wird dadurch ermöglicht, daß die glockenartige Halterung aus zwei Teilen zusammengesetzt sind, deren Trennebene durch die Längsachse verläuft. Die beiden Glocken-Hälften sind zweckmäßigerweise miteinander verschraubt, was auch die Befestigung der Schiebestange in der glockenförmigen Halterung erleichtert.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung und
Fig. 2
einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung enthält eine glockenförmige Halterung 1 bzw. Schiebeglocke, die eine in Richtung der Längsachse 2 verlaufende Bohrung 3 enthält, in der eine Schiebestange befestigt werden kann, mit der die Vorrichtung in einem Kanal vorgeschoben und zurückgezogen werden kann. Die Schiebeglocke 1 umfaßt etwa die rückwärtige Hälfte eines Gehäuses 4, in dem ein Objektiv 5 sowie eine Kameramodul-Bildaufnehmereinheit 6, ein Neigungsschalter 7 und ein Elektromotor 8 angeordnet sind. Obwohl dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist die Kamera in dem Gehäuse 4 um eine zur Längsachse 2 senkrechte Achse schwenkbar angeordnet, wozu innerhalb des Gebäudes ein weiterer Motor (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die Einzelheiten der Verschwenkbarkeit der Kamera sind für die vorliegende Erfindung nicht von Interesse.
Die (nicht dargestellten) Versorgungs- und Datenkabel verlaufen durch den Kanal 3 und können mit oder ohne Schleifring 9 an die innerhalb des Gehäuses 4 angeordneten Kontakte der Kamera 6, des Neigungsschalters 7 und des Motors 8 angeschlossen sein.
Mit dem Bezugszeichen 10 sind Leuchten bezeichnet, die in Blickrichtung der Kamera den zu untersuchenden Kanal ausleuchten.
Das Gehäuse 4 hat eine erste rückwärtige Gehäusewand 11, die senkrecht zur Längsachse 2 verläuft und in einer ringförmigen Randkante 12 endet, an der ein erstes Kugellager 13 angeordnet ist, das sich auf der gegenüberliegenden ringförmigen Randkante 14 eines mittigen Vorsprungs 15 der glockenartigen Halterung 1 abstützt.
Das Gehäuse 4 hat ferner eine im wesentlichen konisch verlaufende rückwärtige Gehäusewand 16, deren innere ringförmige Randkante 17 die Lagerfläche für ein zweites Kugellager 18 bildet, dessen innere Lagerfläche 19 des mittigen Vorsprungs 15 der glockenförmigen Halterung 1 axial von dem ersten Lager 12 beabstandet ist.
Zwischen den Gehäusewänden 11 und 16 verbleibt ein Zwischenraum, in den radial nach außen ein ringförmiger Vorsprung 20 des mittigen Ansatzes 15 hineinragt, der außen mit einer ringförmigen Verzahnung 21 versehen ist. Mit dieser Verzahnung 21 kämmt das Antriebsritzel 22 des Motors 8, dessen Antriebswelle 23 durch die Gehäusewand 11 hindurchführt.
Das Gehäuse 4 hat etwa in der Mitte seiner axialen Erstreckung eine Umfangsnut 24 mit einer vorderen senkrecht zur Längsachse 2 verlaufenden Nutwand 25. Die glockenartige Halterung 1 hat an ihrem freien Ende einen einwärts verlaufenden Randabschnitt 26, der mit geringem Spiel zu der Nutwand 25 und dem Nutboden 27 in diese ringförmige Aussparung eingreift.
Innerhalb der glockenförmigen Halterung 1 verbleibt zwischen deren Innenwand und der Außenseite des Gehäuses 4 ein gleichbleibend schmaler Spalt 28.
Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung des Neigungsschalters 7, der einen Kontaktgeber 29 enthält, der stets eine vertikale Lage einnehmen möchte. Der Neigungsschalter enthält außerdem zwei Schaltpunkte 30, mit denen der Kontaktgeber 29 je nach Richtung der Verdrehung der Vorrichtung in Kontakt gerät. Jedem Schaltpunkt ist ein Stellsignal für den Motor 8 mit zugehöriger Motordrehrichtung zugeordnet. Der Motor wird dabei solange betätigt, bis der Kontaktgeber 29 wieder berührungslos wird.
Als Winkelerfassungseinrichtung kann beispielsweise auch ein Beschleunigungssensor oder ein Quecksilberschalter vorgesehen sein.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Untersuchung von Kanälen oder dergleichen, mit einem Gehäuse, in dem eine Winkelerfassungseinrichtung, ein Motor und eine Kamera angeordnet sind, und vorzugsweise mit einer Schiebestange zum Bewegen der Vorrichtung in dem Kanal,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) um seine Längsachse (2) drehbar in einer glockenförmigen Halterung (1) sitzt, daß die Kamera (5, 6) eine Kreis- und Schwenkkopfkamera ist und daß der Motor (8) in eine von zwei Betriebsarten einstellbar ist, derart, daß er entweder auf Signale der Winkelerfassungseinrichtung (7) hin das Gehäuse (4) so dreht, daß die Kamera horizontal ausgerichtet ist, oder das Gehäuse (4) in einer Kreisbewegung zur Untersuchung der Kanalwand dreht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelerfassungseinrichtung ein Neigungsschalter (29, 30) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) über zwei axial voneinander beabstandete Kugellager (14, 18) auf ringförmigen Abschnitten der glockenartigen Halterung (1) gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die glockenartige Halterung (1) zwischen den ringförmigen Lagerabschnitten einen ringförmigen radialen Vorsprung (20) mit einem äußeren Zahnkranz (21) aufweist, mit dem ein Antriebszahnrad (22) des Motors (8) kämmt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die glockenartige Halterung an ihrem freien Ende einen radial einwärts gerichteten Randabschnitt (26) aufweist, der in eine Umfangsnut (24) des Gehäuses (4) eingreift.
EP01107644A 2000-04-07 2001-03-28 Vorrichtung zur Untersuchung von Kanälen Expired - Lifetime EP1148376B1 (de)

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EP1148376A3 EP1148376A3 (de) 2001-10-31
EP1148376B1 EP1148376B1 (de) 2003-03-05

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DE50100115D1 (de) 2003-04-10
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